维涅兰德固氮菌

无机磷细菌培养基（不含琼脂）是专为“溶磷菌”筛选与活性测定设计的合成液体培养基。其配方精髓在于“难溶磷”：磷酸三钙〔Ca₃(PO₄)₂〕以悬浮颗粒形式存在，不提供任何磷；葡萄糖或甘露醇担任碳源，硫酸铵为氮源，并辅以Mg²⁺、K⁺、微量元素及磷酸盐缓冲液，pH稳定在6.8–7.2。唯有能分泌有机酸、质子或磷酸酶的细菌，方可将不溶性磷转化为可溶PO₄³⁻，供自身同化并释放到液相中，使原本乳白的悬浊液逐渐澄清，上清有效磷浓度上升，实现“溶磷”可视化与可量化。实验流程简洁高效：250 mL三角瓶装50 mL培养液，接入土壤或根际稀释液，28℃、170 r/min振荡培养5–7天；每24 h取样离心，钼锑抗比色法测定钼蓝吸光度，绘制“溶磷-时间”曲线。高效菌株72 h内上清磷浓度可突破200 mg·L⁻¹，pH降至4.5以下，溶磷率与酸度呈明显负相关。若需高通量比较，可改用96深孔板，同步测定OD₆₀₀与可溶性磷，计算单位生物量溶磷效率，快速锁定优良菌株。质量控制要点：灭菌后磷酸三钙易沉降，使用前需涡旋或磁力搅拌重悬；背景可溶磷须低于0.5 mg·L⁻¹，避免假阳性。储存过程若出现絮凝，多为钙-蛋白复合物，可超声打散，不影响活性。罗伊赫海源菌的菌落呈圆形，淡黄色半透明，表面光滑偏湿润，边缘规则，无晕环，中间微凸，直径约1mm 。维涅兰德固氮菌

黏琼脂芽孢杆菌是2007年在深海沉积物里被“捞”出的新成员，因菌落能拉出长长琼脂糖丝，得了“黏琼脂”的绰号。它生活在低温、高压、寡营养的海底，靠分泌特殊β-琼脂糖酶，把坚硬的海藻碎片分解成单糖，再经乙酰-CoA途径合成能量，既填饱自己，也为周围菌群打开“粮仓”，成为深海碳循环的隐形枢纽。实验室更看重的是它的“冷酶工厂”。其琼脂糖酶更适温度只25℃，在4℃仍保持60%活性，比陆源同类酶省电一半；若把粗酶液直接喷到石花菜浆里，40分钟就能让胶体黏度降80%，滤出的寡糖可作益生元、化妆品保湿剂，甚至用于微胶囊壁材。更妙的是，菌体在贫氮环境会自发形成厚壁芽孢，可耐55℃、紫外照射两小时，喷雾干燥存活率仍超90%，给工业化降低了冷链与包被成本。国内团队已把黏琼脂芽孢杆菌制成灰粉末，用于即食凉粉、果冻的低温脱胶，使生产周期从12小时缩到3小时，耗水减少四成；残渣富含寡糖，可作饲料添加剂，提高仔猪日增重5%。未来，科学家计划把耐冷酶基因转进枯草芽孢杆菌，让“冷酶”在常温海洋里就地降解漂浮海藻，为蓝碳保护再添一把微生物钥匙。小小黏琼脂芽孢杆菌，用一缕黏丝，把千米深海的秘密缝进人类绿色的产业链。黄棕色链霉菌③分泌蛋白酶与脂肽，抑制番茄青枯、辣椒疫霉，病指下降四成。

耐热芽孢芽孢杆菌（Geobacillus stearothermophilus，旧称Bacillus stearothermophilus）是微生物世界的“高温铁人”。其更适生长温度55–65 ℃，芽孢可耐100 ℃沸水2小时、紫外线辐照8小时仍存活，被广用于检验高压灭菌效果。该菌的耐热密码在于：细胞膜富含支链脂肪酸和钙-吡啶二羧酸复合物，降低膜流动性；组蛋白样蛋白紧紧包裹DNA，防止高温断裂；同时拥有一套高效热休克蛋白（Hsp）系统，可快速修复变性蛋白。在工业酶领域，耐热芽孢芽孢杆菌是“催化剂工厂”。其分泌的耐高温α-淀粉酶在90 ℃、pH 6.0条件下活性比较高，可将淀粉液化时间缩短一半，广用于酒精、制糖、纺织退浆，年市场需求超万吨；耐热蛋白酶则在60 ℃仍保持80%活性，可用于洗涤剂，提高低温洗衣的去污力。此外，该菌还能合成耐高温木聚糖酶和脂肪酶，在造纸漂白和生物柴油合成中展现潜力。农业与环境方面，科学家将其与堆肥菌系复配，使堆温迅速升至65 ℃，加速有机质分解，杀灭病原菌和杂草种子，缩短堆肥周期30%；在油田，耐热芽孢芽孢杆菌可耐受55 ℃、高盐环境，利用原油为碳源，产生生物表面活性剂，提高采收率5–8%。

施氏芽孢杆菌（Bacillus smithii）是芽孢杆菌属中少见的“高温工匠”，标准菌株 JCM 9076 更早从堆肥深处分离，可在 30–65 ℃、pH 4.5–9.0 范围内旺盛生长，更适温度 55 ℃，芽孢耐 100 ℃沸水 2 h 仍存活，是验证高压蒸汽灭菌的指示菌之一。其耐热关键在于芽孢内高浓度吡啶二羧酸钙（DPA-Ca）结合低水分状态，配合小分子热休克蛋白，使酶与 DNA 在高温下依旧稳定。2024 年，中国团队从湖南镉污染稻田筛选到解磷菌株 M2（保藏号 CCTCC M2024167），鉴定为 B. smithii。该菌可在 50 mg L⁻¹ Cd²⁺、6 % NaCl 条件下正常分泌有机酸，将难溶磷酸钙转化为磷，盆栽玉米根际有效磷提高 42 %，籽粒镉含量下降 35 %，实现“增磷减镉”同步完成。在工业酶方向，施氏芽孢杆菌是“高温酶工厂”。其耐碱性 α-淀粉酶更适温度 70 ℃，在淀粉液化、纺织退浆中可省去降温环节，节能 15 %；耐热蛋白酶在 60 ℃、30 % 乙醇中仍保持 80 % 活性，为生物炼制提供新型催化剂。农业应用上，M2 菌株与秸秆堆肥复配，可使堆体 24 h 升至 65 ℃，纤维素降解率提高 30 %，堆肥周期缩短 7 d；作为功能性菌剂，每亩基施 200 g 菌粉，冬小麦越冬前磷吸收量提高 18 %，分蘖数增加 1.2 个，对后期倒伏有明显缓解作用。基因组G+C含量37%，携带多重外排泵与渗透调节基因，可在干旱、盐碱环境中维持胞内水平衡。

德氏乳杆菌德氏亚种（Lactobacillus delbrueckii subsp. delbrueckii）是乳酸菌家族中更早被分离命名的“元老”之一，1901年即进入科学视野。菌体短杆、无芽孢、不运动，专性发酵葡萄糖产乳酸，更适生长温度42～45℃，可在pH 3.5的酸环境中存活，耐高温却畏冷，4℃即停止繁殖。基因组只1.8 Mb，代谢途径精简，却拥有完整的乳酸脱氢酶与寡肽转运系统，使其在蛋白质丰富的基质中快速产酸，抑制菌。工业上，它是酸奶、瑞士奶酪与保加利亚传统发酵乳的关键菌种，与嗜热链球菌协同可将牛乳在3小时内酸化至pH 4.2，形成细腻凝乳与特征性乙醛风味；同时分泌胞外多糖，赋予产品顺滑口感并延缓后酸化。近年研究还发现，其表面蛋白SlpA能黏附肠道上皮，诱导IL-10分泌，缓解小鼠结肠炎；热灭活菌体亦可通过启动树突细胞TLR2信号，增强肠道IgA应答，兼具益生与免疫调节潜力。随着合成生物学兴起，德氏乳杆菌德氏亚种被工程化改造为“活药工厂”，可在肠道内持续释放胰岛素样肽或白细胞介素，为糖尿病与炎症性肠病提供新型微生态治疗方案。其分泌的耐有机溶剂蛋白酶、褐藻胶裂解酶在洗涤、纺织及海藻转化中展现高活性，为生物制造提供新工具。砂深海杆菌

科学家正给它插入耐旱基因，希望让戈壁也长出稻浪。维涅兰德固氮菌

嗜碳芽孢杆菌（Bacillus carboniphilus）是芽孢杆菌属里少见的“高碳”。菌体杆状、革兰氏阳性，可形成椭圆芽孢，更适温度 45–50 ℃，pH 7.0–8.5，可在高浓度可溶性淀粉、糖蜜或木质纤维素水解液中快速生长，因而得名“碳爱好者”。一、高效利用碳源菌株 ATCC 700101 携带多拷贝 α-淀粉酶、普鲁兰酶和木聚糖酶基因，48 h 内可将 15 % 淀粉液化糖化至还原糖 180 g L⁻¹，转化率 > 90 %，为浓醪发酵提供廉价糖源；与酵母共培养，乙醇产量提 12 %，蒸馏能耗降 8 %。二、高渗耐受胞内积累相容溶质四氢嘧啶，使菌体在糖浓度 300 g L⁻¹、渗透压 1.8 MPa 下仍保持 80 % 活性；芽孢耐 80 ℃ 30 min，便于浓糖液灭菌后直投，缩短发酵周期 12 h。三、农业应用菌株 BC-20 产 IAA 20 mg L⁻¹ 并溶磷 2.9 mg L⁻¹，玉米盆栽根长增 28 %，吸磷量提 22 %；与秸秆复配堆肥，堆温 24 h 升至 65 ℃，纤维素降解率提高 30 %，堆肥周期缩短 7 d，杀灭病原菌和杂草种子效果明显。四、工业酶潜力其耐热耐碱普鲁兰酶更适 pH 9、65 ℃，已用于淀粉糖化“一步法”，节省中和酸 20 %；木聚糖酶在 pH 10、60 ℃仍保持 85 % 活性，用于纸浆漂白，氯用量减少 30 %，降低可吸附有机卤化物（AOX）排放。维涅兰德固氮菌